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1、泵站出水流道基本流态的分析ok3an常数[3-5]。(1)~(4)式也可统一地用下列椭圆型守恒方程式表示:(5)式中,Φ表示具有守恒型的通用变量,ΓΦ为扩散系数,RΦ为源项。对应于Φ的特定含义,ΓΦ与RΦ相应地具有特定的形式。1.2边界条件1.流厨口计算流场的进口设置在水泵后导叶出口断面,这里无疑是充分发展的流动。专门设计的试验表明,在设计条件下,导叶出口的环量很小[6],这里认为导叶出口的环量为零。因此,流厨口的边界条件仅提进口流速垂直于流厨口断面。2.流场出口计算流场的出口设置在距流道出口有一定距离的出水池内,这里的边界条件近似按
2、静水压力分布给出[7],即(6)3.固体壁面出水流道边壁、出水池底部等处均为固体壁面,其边界条件按固壁定律处理[8]。固壁边界条件的处理中对所有固体壁面的节点应用了无滑移条件,而对紧靠固体壁面节点的紊流特性,则应用了所谓对数式固壁函数处理之。固壁处的摩擦速度可表为:u*=κuax(0,de-1/2
3、me
4、+max(0,-me)(12a)aax(0,dax(0,-max(0,dn-1/2
5、mn
6、+max(0,-mn)(12c)aS=max(0,ds-12ms+max(0,-ms)(12d)aH=max(0,dh-1/2
7、mh
8、+max(
9、0,-mh)(12e)aL=max(0,dl-1/2
10、ml
11、+max(0,-ml)(12f)在以上各式中,m表示通过控制体表面的对流强度,可为正,也可为负,决定于水流的方向(按迎风格式);d表示通过控制体表面的Φ的扩散率,恒为正;脚标中的小写字母e、e=ρueAe(13a)mn=ρunAn(13c)ms=ρusAs(13d)mh=ρuhAh(13e)ml=ρulAl(13f)2)控制体表面扩散率的计算de=ΓeAe/
12、PE
13、(14a)dax(0,dEu[1][2][3]下一页ok3e
14、+max(0,-mEu)(15a)aax(0,dP
15、u-1/2
16、max(0,-mPu)(15b)aN=max(0,denu-1/2
17、mn
18、+max(0,-menu)(15c)aS=max(0,desu-1/2
19、ms
20、+max(0,-mesu)(15d)aH=max(0,dheu-1/2
21、mh
22、+1/2(max(0,-mh)+max(0,-mhEu))(15e)aL=max(0,dleu-1/2
23、ml
24、+1/2(max(0,ml)+max(0,mlEu))(15f)这时,上标“u”表示由速度u引起的对流扩散作用,脚标中字母的意义见图4.1)控制体表面对流强度的计算mEu=(1/2)ρAe
25、(ue+ueE)(16a)mPu=(1/2)ρAe(uenu=)(1/2)(mn+mnE)(16c)mesu=(1/2)(ms+msE)(16d)2)控制体表面扩散率的计算dEu=(1/2)ΓE(Ae+AeE)/
26、e(eE)
27、(17a)dPu=(1/2)ΓP(A的斜式轴流泵,该站已于1991年投入运行。我国自行研制开发的斜式轴伸泵装置已成功地运用于湖南省铁山嘴排涝站(15°)、浙江省盐官泵站(15°)和江苏省新夏港泵站(30°).此外,计划建造的上海太浦河泵站也采用斜式轴伸泵装置方案。斜式出水流道的特点是转弯角度较小、水流平顺,因而特
28、别适用于低扬程大型泵站。斜式出水流道与水泵导叶出口直接相接,流道形态与直管式出水流道有相似,断面形状也是由圆变方,在平面方向和立面方向均逐渐扩大。由于篇幅有限,本文仅给出了15°斜式流道设计流量时纵向平面内的流态(图10).由流场图可以看到,斜式出水流道内的流态也比较平顺,出水池内的流动状态与直管式出水流道的情况相近,由于水流进入出水池以后的突然扩散,在出水池底部有一个立面方向的旋涡。对于三种角度的斜式出水流道,旋涡在不同程度上延伸到流道内部,从而影响到流道出口附近的流态。图11为15°斜式流道出口断面的等流速线图,由图可见,斜式流道
29、的出口产生了负流速。在流道高度方向上的流速分布也很不均匀,其不均匀的程度则介于虹吸式出水流道与直管式出水流道之间。在流道平面方向上,同样也没有发现脱流现象或大尺度旋涡。图1015°斜式出水流道纵向断面内的流态同样,对斜式出水流道,将计算流量在设计流量的基础上增加或减少20%,流道内的基本流动形态仍未见有实质性变化。5结束语图1115°斜式出水流道出口断面的等流速线图1、采用数值模拟的方法可以较为方便地揭示泵站出水流道内的流动形态,这将有助于改进泵站出水流道的水力设计方法;2、泵站出水流道出口断面附近均存在立面方向的旋涡,此旋涡对出口断
30、面的流速分布有明显影响,其中,以虹吸式流道所受影响最大,斜式流道次之,直管式流道最小;3、三种形式的出水流道在平面方向上均未发现脱流和大尺度旋涡,扩散情况较好;4、立面方向的旋涡挤占了出水流道出口断面的有效面积,在流量一
